JP2003080448A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】煩雑な研磨材の加工を行うことなく常に新らし
い研磨テープで被研磨材を均一に研磨できながら良好な
研磨精度が得られるようにする。 【解決手段】被研磨材の平面部を研磨テープにより研磨
する研磨装置。研磨装置本体は、外周面が精密仕上げ加
工がされた筒状の回転ドラムとテープリールと研磨テー
プを巻き取る巻取リールと研磨テープとを備える。回転
ドラムは、被研磨材の表面を横断する長さ以上の軸方向
長さを有する外周面を備え、外周面に回転ドラム内のテ
ープリールの研磨テープを引き出して回転ドラムの外周
面に１周巻きつけた後に挿入されるスリットが軸方向に
穿設される。研磨台は、研磨台を回転ドラムに対して回
転ドラムの軸方向と直交する方向にスライドさせるスラ
イド機構を備え、研磨台のスライド時に、研磨台上の被
研磨材の平面部と回転ドラムに巻かれた研磨テープとを
接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨台に設置した
平板状の被研磨材の平面部を、研磨装置本体に装着した
研磨テープにより研磨する研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、半導体チップを構成するためのシ
リコンウエハーや、ワープロ、パソコン、テレビなどに
用いられる液晶ディスプレイ、そして、半導体チップな
どの電子素子を取り付けるためのプリント基板が多数利
用されている。

【０００３】シリコンウエハーは、表面を鏡面加工する
ために研磨する必要があり、液晶ディスプレイについて
も、製造工程中にガラス表面に付着した異物を除去する
ためにガラス表面を研磨し、また、プリント基板も、基
板に配線を形成するために基板の表面、裏面を仕上げ加
工する必要がある。

【０００４】そして、従来からシリコンウエハーなどの
板状部材の表面を研磨するに当たっては、ドーナツ形状
の砥石による研磨や、円筒表面にダイヤ砥石粒を電着さ
せた電着砥石を用いて研磨する方法がある。

【０００５】しかしながら、ドーナツ形状の砥石により
研磨する場合には、所望の研磨精度は得られるが、一度
加工物を削ると、砥石の精度および切れ味が低下してい
くという不具合がある。この砥石の精度を維持するため
には、定期的に砥石表面を削り落として新しい面を出す
加工作業（ドレッシング）を行わなくてはならず、ドレ
ッシングを行うと砥石の粉塵などが発生して作業環境が
悪くなるという不具合が生じる。

【０００６】また、電着砥石を用いて研磨加工をする場
合には、電着砥石はステンレス製の筒状体の表面にダイ
ヤ砥石粒を電着させているので、非常に研磨精度が良い
という利点があるが、研磨加工を行っているうちに表面
の砥粒が脱落したり劣化して砥石の精度および加工能力
が低下していくという不具合が生じる。

【０００７】また、電着砥石は、ドーナツ形状の砥石の
ようにドレッシングが行えないため、電着砥石の研磨精
度を維持するためには、筒状体から一旦砥石粒を剥離し
て新たに砥石粒を再電着させなければならないので、ラ
ンニングコストが非常にかかるという不具合がある。

【０００８】そこで、砥石の粉塵発生による作業環境の
悪化や、ランニングコストの増加を防止すべく、長尺な
研磨テープを用いて研磨する研磨方法が提案されてい
る。

【０００９】この研磨テープによる研磨方法は、研磨テ
ープが巻かれたテープリールと、テープリールから引き
出された研磨テープを巻き取る巻取りリールとが回転可
能に支持される研磨ヘッド本体を設け、研磨ヘッド本体
に、テープリールから巻き取りリールに至るまでの間に
研磨テープが掛け渡される押圧部を設けて、研磨テープ
が掛け渡された押圧部を研磨台に設置した被研磨材に押
圧して被研磨材を研磨するようにしている。

【００１０】従来の研磨テープを備えた研磨装置Ａを図
８および図９に示すと、この研磨装置Ａは、特開平１１
−１９８５９号公報にも記載されているように、研磨テ
ープＢが装着される研磨ヘッド本体Ｃと、研磨ヘッド本
体Ｃを支持する支持部材Ｄと、研磨ヘッド本体Ｃの下方
に設置され被研磨材が装着される研磨台（図示せず）と
を備えている。

【００１１】そして、従来の研磨装置Ａは、研磨ヘッド
本体Ｃを支持部材Ｄに対して研磨台の面と直交する線を
軸線として回転させながら、研磨ヘッド本体Ｃに装着さ
れた研磨テープＢを研磨台上に設置された被研磨材の表
面に接触させて研磨するように構成されている。

【００１２】さらに、研磨ヘッド本体Ｃは、研磨テープ
Ｂを複数の走行ローラーＥで走行させながら被研磨材を
研磨するようにもなっており、研磨ヘッド本体Ｃの内部
に、研磨テープＢが巻かれたテープリールＦと、テープ
リールＦから引き出された研磨テープＢを巻き取る巻取
りリールＧとを設け、研磨テープＢをテープリールＦか
ら所定の走行速度で引き出して、研磨ヘッド本体Ｃの下
端に設ける押え付けローラーＥ１を通過させた後、巻取
りリールＧに巻き取るようになっている。

【００１３】従来の研磨テープを用いた研磨装置Ａで
は、研磨テープＢを押え付けローラーＥ１（押圧部）に
より研磨台上に設置される被研磨材に接触させておい
て、研磨テープＢを走行させながら、研磨ヘッド本体Ｃ
回転させることにより、被研磨材の表面を自動的に研磨
するようにしている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図８及び図
９に示す研磨装置Ａは、テープリールから巻取りリール
へと研磨テープを巻取りながら研磨するようにしている
ため、常に新しい研磨テープ面を供給しながら研磨する
ことができるので、常に同じ条件で研磨することができ
るという利点があり、しかも、砥石や電着砥石のように
砥石の表面をドレッシングしたり再電着を行うという煩
雑な作業をする必要がなくなるとともに、作業環境も清
潔な状態にすることができるという利点もある。

【００１５】しかしながら、研磨テープによる研磨で
は、研磨テープを押圧部である押え付けローラーＥ１で
被研磨材に押えつけながら研磨するようにしており、ま
た、研磨ヘッド本体Ｃを回転させながら研磨するように
しているため、押え付けローラーＥ１に掛け渡される研
磨テープのローラーＥ１からの位置ズレを防止する上
で、押え付けローラーＥ１は、表面の比較的軟らかいゴ
ムまたはスポンジ等の弾性体により構成している。

【００１６】したがって、研磨テープを押圧する押え付
けローラーＥ１の表面がやわらかいため、押え付けロー
ラーＥ１による研磨テープの被研磨材への押え付け力が
十分得られず、研磨テープによる被研磨材の加工精度が
十分得られない場合が生ずる。

【００１７】さらに、研磨ヘッド本体Ｃそのものを研磨
台の設置面と直交する軸を中心に回転させながら研磨す
るようにしているため、回転による研磨テープへの負担
を少なくするために研磨テープのテープ幅を大きくする
ことができない。従って、研磨テープを一回転させる間
に研磨できる研磨面積が小さく、研磨テープを一回転さ
せる間の研磨面積より面積の大きい被研磨材では、研磨
の際に研磨むらが生じる虞がある。

【００１８】以上の問題に鑑み、本発明は、砥石のドレ
ッシングなど煩雑な研磨材の加工を行うことなく、常に
新らしい研磨テープで被研磨材を均一に研磨できなが
ら、良好な研磨精度が得られる研磨装置を提供すること
を目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、研磨台に設置した平板状の被研磨材の平面部
を、研磨装置本体に装着した研磨テープにより研磨する
研磨装置であって、研磨装置本体は、回転駆動する外周
面が平滑に仕上げ加工がされた筒状の回転ドラムと、回
転ドラム内に配置される研磨テープが巻かれたテープリ
ールと、同じく回転ドラム内に配置され、テープリール
から繰り出された研磨テープを巻き取る巻取りリール
と、研磨テープとを備え、回転ドラムは、被研磨材の表
面を横断する長さ以上の軸方向長さを有する外周面を備
えるとともに、外周面に、テープリールから繰り出した
研磨テープが引き出され、引き出された研磨テープを回
転ドラムの外周面に１周巻きつけた後に挿入されるスリ
ットが軸方向に延びるように穿設され、研磨台は、研磨
台を回転ドラムに対して回転ドラムの軸方向と直交する
方向にスライドさせるスライド機構を備え、スライド機
構による研磨台のスライド時に、研磨台に保持された被
研磨材の平面部と回転ドラムの外周面に巻かれた研磨テ
ープとを接触させるように構成した。

【００２０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の研磨装置において、回転ドラムの外周面の硬さをロッ
クウェル硬さ５０以上６０以下となるようにした。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明にかかる研磨装置の全体構
成図を図１および図２に示す。研磨装置は、平板状の下
部支持板１１と、下部支持板１１の上部四隅に取り付け
られる４本の支柱フレーム１２と、４本の支柱フレーム
１２の上部位置で支持される上部支持板１３とを有する
支持部材１を備えている。

【００２２】支持部材１の上部支持板１３の上面には、
研磨テープＴが走行可能に装着される回転ドラム３を有
する研磨装置本体２と研磨台６とが設置されており、下
部支持板１１の上には、回転ドラム３を回転駆動させる
ためのドラム回転用モータ５が配設されている。

【００２３】研磨装置本体２は、図３に示すように、筒
状の回転ドラム３と、回転ドラム３内に配置される研磨
テープＴが巻かれたテープリール４１及びテープリール
４１から繰り出された研磨テープＴを巻き取る巻取リー
ル４２と、巻取リール４２を回転させるリール回転用モ
ータ４３と、長尺な研磨テープＴを備えている。

【００２４】テープリール４１と巻取リール４２は、図
４に示すように、テープリール４１の軸４１ａと巻取リ
ール４２の軸４２ａが回転ドラム３の回転軸心ａと平行
するように回転ドラム３内の支持壁３１，３１に回転可
能に支持されている。

【００２５】回転ドラム３は、焼き入れされたステンレ
ス鋼により形成されており、その外周面を鏡面にするた
め、研磨により外周面は精密仕上げ加工をしている。さ
らに、外周面の軸方向長さは、被研磨材Ｗの表面を横断
する長さ以上で、研磨テープＴのテープ幅以上の長さと
なるように形成されている。また、回転ドラム３の外周
面の硬さは、ロックウェル硬さで５０以上６０以下とな
るようにしている。

【００２６】研磨テープＴは、図１に示すように、被研
磨材Ｗの表面を横断する長さ、例えば、シリコンウエハ
ーならば直径、プリント基板であれば一辺の長さよりも
長いテープ幅（Ｌ）を有するものを使用している。

【００２７】そして、図３、図５から図７に示すよう
に、回転ドラム３の外周面に２層に重ねあわされた研磨
テープＴが挿通可能な軸方向に延びるスリット３２を形
成しており、スリット３２の軸方向長さは、研磨テープ
Ｔのテープ幅よりも長くなるよう形成している。

【００２８】本実施形態では、テープリール４１から繰
り出された研磨テープＴを回転ドラム３のスリット３２
から引き出して回転ドラム３の外周面に巻きつけるよう
に一周させた後、スリット３２に挿入して巻取リール４
２に巻回するようにしている。なお、回転ドラム３の外
周面に巻かれた研磨テープＴは弛まないように、テープ
リール４１と巻取リール４２とによる張力で常に外周面
に密着状態となるようにしている。

【００２９】さらに、研磨装置本体２は、回転ドラム３
の軸方向両端側に設ける回転軸部３３，３３を介して回
転ドラム３を回転可能に支持する軸受部４４，４４を備
えており、さらに、回転ドラム３の一方の回転軸部３３
（図１および図２において左側）の軸端部に、軸受部４
４から露出させた状態で接続される第１プーリー４５を
設けている。

【００３０】この第１プーリー４５と、下部支持板１１
の上に配設されるドラム回転用モータ５の駆動軸軸端に
設ける第２プーリー５１とに第１エンドレスベルト５２
を掛け渡して、ドラム回転用モータ５の回転駆動により
第２プーリー５１、第１エンドレスベルト５２、第１プ
ーリー４５を介して、回転ドラム３を回転するようにし
ている。

【００３１】なお、回転ドラム３内には、研磨テープＴ
を走行させるためのリール回転用モータ４３を配設して
いるが、回転ドラム３の回転に支障がないよう、回転ド
ラム３の軸方向端部に設ける回転軸部３３（図４におい
て右側）を筒状に形成して、回転軸部３３の筒内部にリ
ール回転用モータ４３を駆動させるためのリード線（図
示せず）を挿通させて回転ドラム３の外部に取り出すよ
うにしている。

【００３２】研磨台６は、図１、図２に示すように、シ
リコンウエハーなどの被研磨材Ｗを設置するための設置
面６１を有する移動台６２と、移動台６２の下面側に配
設され、移動台６２を回転ドラム３に対して回転ドラム
３の軸方向と直交する方向にスライドさせるスライド機
構７とを備えている。

【００３３】なお、設置面６１には図示していないが被
研磨材Ｗの位置ズレを防止するための密着シートが固定
されている。密着シートは表面に樹脂コーティングをし
て摩擦抵抗を大きくしているものを使用している。

【００３４】研磨台６に設けるスライド機構７は、上部
支持板１３に固定される２本の移動用レール部材７１
と、移動台６２の下面に固定される支持棒６３の下端に
固定される支持板７２の下面に固定され、移動用レール
部材７１に摺動可能に嵌め合わされる嵌合部材７３と、
移動用レール部材７１と平行して延びるネジ軸７４ａを
備えるボールネジ７４と、ネジ軸７４ａを回転駆動させ
るためのボールネジ駆動用モータ７５とを備えている。

【００３５】ボールネジ７４は、ネジ軸７４ａに嵌合さ
れるナット部７４ｂを備えており、このナット部７４ｂ
は、支持板７２に固定されている。

【００３６】ネジ軸７４ａの一端部には第１スライド用
プーリー７６が取り付けられ、ボールネジ駆動用モータ
７５の軸端部に第２スライド用プーリー７７が取り付け
られ、これら第１スライド用プーリー７６と第２スライ
ド用プーリー７７とに第２エンドレスベルト７８を掛け
渡している。

【００３７】そして、ボールネジ駆動用モータ７５の回
転駆動によりボールネジ７４のネジ軸７４ａを回転さ
せ、この回転によりナット部７４ｂを軸方向に移動させ
て、ナット部７４ｂが固定される支持板７２を移動用レ
ール部材７１に沿ってネジ軸７４ａの軸方向に摺動させ
るようになっている。

【００３８】また、支持棒６３の長さによって移動台６
２の下面と支持板７２との間に形成される空間部には、
移動台６２を支持板７２に対して回転ドラム３の回転軸
と平行する方向に移動させる位置調整機構６４を設けて
いる。

【００３９】この位置調整機構６４は、移動台６２に設
置された被研磨材Ｗの回転ドラム３の外周面に対する位
置を調整するためのものである。

【００４０】そして、本実施の形態では、研磨装置本体
２の回転ドラム３の外周面に巻回された研磨テープＴ
と、研磨台６の設置面６１に設置された被研磨材Ｗの表
面とを接触させるように、研磨台６の設置面６１の高さ
と、回転ドラム３の外周面の下部の高さとを設定して、
回転ドラム３を回転させながら、研磨台６をスライドさ
せて被研磨材Ｗを研磨するようになっている。

【００４１】具体的には本実施形態の研磨装置による被
研磨材の研磨またはクリーニングは図５から図７に示す
ように次のように行われる。

【００４２】なお、図５から図７において、説明を簡単
に行うため、研磨台６は、図１および図２示すものと異
なり、移動台６２の下面に嵌合部材７３を直接固定した
簡略化したものを示している。

【００４３】まず、図５に示すように、研磨台６の移動
台６２を回転ドラム３よりも手前で設置面６１が完全に
現れる位置までスライドさせておき、シリコンウエハー
などの平坦な被研磨材を研磨台６の設置面６１上に配置
し、回転ドラム３を回転駆動させる。

【００４４】そして、図５の状態から図６の状態、そし
て、図７の状態の順に回転ドラム３を回転させながら、
移動台６２を回転ドラム３の下方を通過するようにスラ
イドさせていく。

【００４５】本実施の形態では、研磨テープＴを支持す
る回転ドラム３の外周面の軸方向長さを被研磨材Ｗを横
断する長さ以上としていることから、研磨テープＴのテ
ープ幅も被研磨材Ｗを横断する長さ以上とすることがで
きる。その結果、移動台６２の一方向のスライドによっ
て、移動台６２上の被研磨材Ｗの表面を、回転ドラム３
への進出方向先端部から後端部にかけて連続して、被研
磨材Ｗの全面を一度に研磨することができ、均一な研磨
を行うことができる。

【００４６】さらに、回転ドラム３の回転駆動と同時
に、リール回転用モータ４３を駆動させて、巻取リール
４２を回転駆動させる。巻取リール４２の回転駆動によ
り、新しい研磨テープＴがテープリール４１から引き出
されて回転ドラム３の外周面に沿って走行されながら巻
取リール４２に巻き取られて、テープリール４１から未
使用の研磨テープＴが回転ドラム３の外周面に引き出さ
れる。

【００４７】かくして、常に供給される新しい研磨テー
プＴによって被研磨材Ｗの研磨またはクリーニングが成
し遂げられることになるので、研磨ムラをより少なくす
ることができる。

【００４８】さらに、研磨テープＴは、表面が固く鏡面
に精密仕上げがなされた回転ドラム３の表面に支持され
ているので、回転ドラム３の表面で研磨テープＴが被研
磨材Ｗに向けて均一に十分な力で押圧されることとなる
ことから、高い加工精度で研磨できる。

【００４９】以上のように、本実施の形態の研磨装置に
よれば、硬く平滑性の良好な外周面で、被研磨材Ｗの平
面を横断する長さ以上を有した軸方向長さの回転ドラム
３を用いるとともに、研磨台６を回転ドラム３の回転軸
心と直交する方向にスライドさせる構成としているの
で、連続走行させる研磨テープＴのテープ幅を被研磨材
Ｗの平面を横断する長さ以上を有するものを用いて被研
磨材Ｗを一度に研磨することができるとともに、研磨テ
ープＴを支持する回転ドラム３により研磨テープＴを被
研磨材Ｗに押圧する力も均一で十分なものが得られる。

【００５０】その結果、従来の砥石のように作業環境が
悪化することなく、かつ、電着砥石のような加工能力の
低下およびランニングコストの増加も防止できながら、
均一で十分な押し付け力で研磨テープによる加工精度の
良好な研磨を行うことができる。

【００５１】さらに、回転ドラム３の外周面の硬さをロ
ックウェル硬さ５０以上６０以下としているので、外周
面の平滑性を維持でき、回転ドラム３の耐久性を向上で
きる。

【００５２】また、本実施の形態では、回転ドラムの外
周面は、焼き入れされたステンレス鋼により形成した
が、回転ドラムの外周面は、平滑性が良好で非常に硬い
面であれば、金属のほかに硬質の合成樹脂やゴムで構成
してもよい。合成樹脂やゴムをライニング加工する場合
でも、その表面は平滑面となるように研磨による仕上げ
加工を行う。

【００５３】

【発明の効果】このように、本発明は、研磨装置本体
は、回転駆動する外周面が平滑に仕上げ加工がされた筒
状の回転ドラムと、回転ドラム内に配置される研磨テー
プが巻かれたテープリールと、同じく回転ドラム内に配
置され、テープリールから繰り出された研磨テープを巻
き取る巻取りリールと、研磨テープとを備え、回転ドラ
ムは、被研磨材の表面を横断する長さ以上の軸方向長さ
を有する外周面を備えるとともに、外周面に、テープリ
ールから繰り出した研磨テープが引き出され、引き出さ
れた研磨テープを回転ドラムの外周面に１周巻きつけた
後に挿入されるスリットが軸方向に延びるように穿設さ
れ、研磨台は、研磨台を回転ドラムに対して回転ドラム
の軸方向と直交する方向にスライドさせるスライド機構
を備え、スライド機構による研磨台のスライド時に、研
磨台に保持された被研磨材の平面部と回転ドラムの外周
面に巻かれた研磨テープとを接触させるように構成した
から、連続走行させる研磨テープのテープ幅を被研磨材
の平面を横断する長さ以上を有するものを用いて被研磨
材を一度に研磨することができるとともに、回転ドラム
により研磨テープを被研磨材に押圧する力も均一で十分
なものが得られる。

【００５４】その結果、従来の砥石のように作業環境が
悪化することなく、かつ、電着砥石のような加工能力の
低下およびランニングコストの増加も防止できながら、
均一で十分な押し付け力で研磨テープによる加工精度の
良好な研磨を行うことができる。

【００５５】さらに、回転ドラムの外周面の硬さをロッ
クウェル硬さ５０以上６０以下とすることにより、外周
面の平滑性を維持でき、回転ドラムの耐久性を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨装置の概略全体構成を示す側面図
である。

【図２】図１に示す研磨装置の概略全体構成を示す上面
図である。

【図３】本発明の実施形態にかかる回転ドラム部分の縦
断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】回転ドラムと研磨台の動作を示す説明図。

【図６】回転ドラムと研磨台の動作を示す説明図。

【図７】回転ドラムと研磨台の動作を示す説明図。

【図８】従来の研磨装置の概略断面図である。

【図９】図８の従来の研磨装置を側面から見た断面図で
ある。

【符号の説明】

Ｔ 研磨テープ Ｗ 被研磨材 ２ 研磨装置本体 ３ 回転ドラム ３２ スリット ４１ テープリール ４２ 巻取りリール ６ 研磨台 ７ スライド機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 要 和歌山県日高郡印南町大字西ノ地1333番地 アイエムティー株式会社内 (72)発明者 中田 弘 和歌山県日高郡印南町大字西ノ地1333番地 アイエムティー株式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 AA05 AA11 AA14 AB01 CA02 CB01 CB05 CB10 DA17

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】研磨台に設置した平板状の被研磨材の平面
   部を、研磨装置本体に装着した研磨テープにより研磨す
   る研磨装置であって、研磨装置本体は、回転駆動する外
   周面が平滑に仕上げ加工がされた筒状の回転ドラムと、
   回転ドラム内に配置される研磨テープが巻かれたテープ
   リールと、同じく回転ドラム内に配置され、テープリー
   ルから繰り出された研磨テープを巻き取る巻取リール
   と、研磨テープとを備え、回転ドラムは、被研磨材の表
   面を横断する長さ以上の軸方向長さを有する外周面を備
   えるとともに、外周面に、テープリールから繰り出した
   研磨テープが引き出され、引き出された研磨テープを回
   転ドラムの外周面に１周巻きつけた後に挿入されるスリ
   ットが軸方向に延びるように穿設され、研磨台は、研磨
   台を回転ドラムに対して回転ドラムの軸方向と直交する
   方向にスライドさせるスライド機構を備え、スライド機
   構による研磨台のスライド時に、研磨台に保持された被
   研磨材の平面部と回転ドラムの外周面に巻かれた研磨テ
   ープとを接触させるように構成していることを特徴とす
   る研磨装置。
2. 【請求項２】回転ドラムの外周面の硬さがロックウェル
   硬さ５０以上６０以下であることを特徴とする請求項１
   に記載の研磨装置。